본문내용
1. 약리학 기본 원리
1.1. 약물의 정의와 명명법
약물이란 "질병을 진단, 치료, 예방하기 위해 사용하는 구조가 알려진 화학물질"이다. 약물의 명칭에는 일반명, 상품명, 화학명이 있다.
일반명은 약리학에서 가장 일반적으로 사용되는 약물 명칭으로, 약물이 최종적으로 시장에 나올 때 붙여지는 이름이다. 일반명은 독점권이 없으며 보통 모든 국가에서 동일하게 사용된다. 예를 들어 "lidocaine"이 일반명이다.
상품명은 제약회사에서 그 약물에 외우기 쉽고 편리한 이름을 붙여서 판매할 때 주어지는 명칭이다. 예를 들어 "도케인", "리그노스판", "옥토케인"이 상품명이다.
화학명은 약물의 화학적 구조를 나타내는 명칭으로, 실제 사용하기에는 너무 길고 어려운 편이다. 때로는 약물의 개발 과정 중 편리성을 위해 암호명이 부여되기도 한다. 예를 들어 "diethylaminoaceto-2, 6-xylidide"가 화학명이다.
즉, 약물에는 일반명, 상품명, 화학명의 세 가지 명칭이 있으며, 이는 약물의 특성과 사용 목적에 따라 구분되어 사용된다고 할 수 있다.
1.2. 약역학
1.2.1. 약물 결합부위
약물 결합부위는 약물이 생체 기능에 영향을 미치기 위해 결합하는 세포 내부의 특정 부위를 의미한다. 약물은 다양한 결합부위와 결합할 수 있지만, 가장 중요한 약물 결합 표적은 단백질이다.
단백질 중에서도 특히 네 가지 형태의 단백질이 대표적인 약물 결합 표적이다. 첫째, 이온통로이다. 이온통로 단백질은 약물 결합에 의해 이온 통로의 개폐가 조절되어 세포 내외의 이온 농도 변화를 야기한다. 둘째, 수송단백질이다. 수송단백질은 약물을 세포 내외로 이동시키는 역할을 하므로 약물 결합에 의해 약물 농도 조절이 가능하다. 셋째, 효소이다. 효소 단백질에 약물이 결합하면 효소 활성이 조절되어 세포 내 대사 과정이 변화한다. 넷째, 수용체이다. 수용체는 세포 외부의 화학적 신호를 감지하여 세포 내 반응을 일으키는데, 약물이 수용체에 결합하여 이를 활성화 또는 억제함으로써 세포 기능을 조절할 수 있다.""
이처럼 약물은 다양한 단백질과 결합할 수 있지만, 특히 수용체와의 결합이 중요한데, 수용체는 분자 구조와 세포 내 신호 전달 기전에 따라 크게 네 가지 유형으로 분류된다. 이온통로 수용체, G단백질 연계 수용체, 효소연계 수용체, 세포내 수용체가 그것이다. 약물이 이들 수용체에 결합하여 작용제 또는 길항제로 기능함으로써 생체 효과를 나타내게 된다.""
1.2.2. 수용체 유형
수용체 유형은 크게 4가지로 분류된다. 첫째, 이온통로 수용체는 특정 약물과의 결합에 의해 이온통로가 활성화됨으로써 작용을 나타내는 수용체이다. 예를 들어 신경세포막에 존재하는 전압 의존성 Na+통로에 국소마취제가 결합하여 Na+의 세포내 유입을 봉쇄함으로써 마취효과를 나타낸다. 둘째, G단백질 연계 수용체는 7번 세포막을 통과하는 α-helix 구조로 되어 있으며, 작용제가 결합하여 수용체가 활성화되면 연결된 G단백질의 α아형은 adenylyl cyclase를 활성화시켜 cAMP의 합성을 촉진한다. cAMP는 protein kinase A를 활성화시키고, 이는 다시 세포내 특정 단백질을 인산화함으로써 세포 기능의 변화를 유발한다. 셋째, 효소연계 수용체는 1개의 세포막 통과 도메인을 가지고 있으며, 수용체의 세포질 쪽에 효소의 촉매부위를 가지고 있다. 작용제가 결합하여 수용체가 활성화되면 일반적으로 수용체가 이합체화된 후 효소가 활성화되어 표적단백질은 인산화된다. 예로 아스피린이 프로스타글란딘 생성 효소인 cyclooxygenase와 결합하여 이 효소의 작용을 억제함으로써 항염증, 진통, 해열작용을 나타낸다. 마지막으로 세포내 수용체는 호르몬이나 신경전달물질 등을 인지하는 세포 단백질로, 약물 또는 호르몬이 수용체에 결합하면 수용체가 활성 형상으로 변화하여 특정 DNA 부위에 대한 결합이 증가됨으로써 특정 단백질의 생산을 증가 또는 억제한다"이다.
1.2.3. 작용제와 길항제
작용제(agonist)와 길항제(antagonist)는 약물이 수용체와 결합하여 나타내는 반응에 따라 구분된다.
작용제는 수용체와 결합하여 조직 장기의 고유한 반응을 일으키는 약물이다. 작용제에는 완전작용제와 부분작용제가 있다. 완전작용제는 수용체를 완전히 활성화시켜 최대 효과를 나타내는 약물이고, 부분작용제는 수용체를 부분적으로만 활성화시켜 완전작용제에 비해 약한 효과를 나타낸다. 대표적인 작용제로는 진통제 모르핀, 교감신경 작용제 에피네프린, 부교감신경 작용제 아세틸콜린 등이 있다.
길항제는 수용체의 작용제 결합부위에 결합하지만 아무런 작용을 나타내지 않고, 작용제의 결합을 방해함으로써 작용제에 의한 반응을 감소시키는 약물이다. 대표적인 길항제로는 항히스타민제, 아트로핀, 날록손 등이 있다. 이들은 작용제와 수용체 결합을 경쟁적으로 방해하여 작용제의 효과를 감소시킨다.
따라서 작용제는 수용체와 결합하여 효과를 나타내는 약물이며, 길항제는 작용제의 효과를 억제하는 약물이라고 할 수 있다.
1.3. 약동학
1.3.1. 세포막을 통한 약물 이동
대부분의 약물은 체내에서 흡수, 분포, 대사, 배설 과정을 거치면서 효과가 나타났다가 사라지게 된다. 이러한 약물의 체내 이동 과정을 연구하는 약리학의 분야를 약동학이라고 한다. 약물은 주로 세포막을 통과하면서 체내에서 이동하게 되는데, 세포막은 두 겹의 지방층에 다양한 단백질이 불규칙적으로 산재되어 있는 구조를 가지고 있다. 약물은 이러한 세포막을 통해 다음과 같은 기전으로 이동할 수 있다.
첫째, 확산(diffusion)이다. 물질이 막을 중심으로 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하는 방식으로, 이 과정에는 에너지가 필요하지 않은 수동적 이동 방식이다.
둘째, 여과(filtration)이다. 물질들은 세포막 단백질로 이루어진 작은 통로를 통해 여과되어 이동하는 것으로, 크기가 작은 물질이 통과할 수 있는 통로로 작용한다. 이 또한 수동적 이동 방식이다.
셋째, 운반체를 통한 이동(facilitated diffusion)이다. 운반체라 불리는 세포막 성분과 약물이 복합체를 형성하여 세포막을 통과하는 것으로, 운반체는 단백질이며 특이적이고 경쟁적으로 결합한다. 운반체의 수가 한정적이기 때문에 고농도의 약물에 의해 포화될 수 있다. 이는 능동적 이동 방식의 일종이다.
넷째, 세포 흡수(endocytosis)이다. 약물이 세포막에 둘러싸여 세포 내로 유입되는 일련의 과정으로, 이 또한 능동적 이동 방식에 해당한다.
이처럼 약물은 다양한 기전을 통해 세포막을 통과하며, 이는 약물의 체내 이동과 약물 효과에 중요한 영향을 미치게 된다.
1.3.2. 약물의 흡수
약물의 흡수는 투여된 약물이 체내로 들어가는 과정이다. 약물이 투여 경로를 통해 흡수되어 전신 순환계에 도달하면 약물이 작용을 나타낼 수 있다"."
경구 투여가 가장 일반적인 약물 투여 경로이다. 경구 투여된 약물은 주로 위와 소장에서 흡수된다"." 위와 소장의 점막은 약물 흡수에 중요한 역할을 한다. 이 부위에는 약물 흡수에 필요한 풍부한 혈관 분포가 있기 때문이다"."
약물이 위나 소장에서 흡수되기 위해서는 먼저 약물이 세포막을 통과해야 한다"." 약물은 세포막을 통해 농도 차이에 따라 수동적으로 확산되거나, 능동적인 운반체를 통해 이동할 수 있다"." 또한 일부 약물은 세포 내로 흡수되기도 한다"."
흡수 과정에 영향을 미치는 요인으로는 pH, 점막 표면적, 위배출 속도, 투여 형태, 약물 불활성화 등이 있다"." 위산에 의한 약물 파괴, 장내 효소 또는 박테리아에 의한 분해 등으로 인해 전신 순환계에 도달하기 전에 약물이 불활성화될 수 있다"."
경구 투여 외에도 설하 투여, 직장 내 투여, 흡입 투여, 주사 투여 등 다양한 투여 경로가 있다"." 이들 투여 경로는 각각의 특성에 따라 약물의 흡수 양상이 다르다"." 예를 들어 설하 투여는 혈관 흡수가 빨라 작용 발현이 신속하고, 주사 투여는 흡수과정을 거치지 않아 반응이 신속하고 강하게 나타난다"."
이처럼 약물의 흡수는 다양한 생리학적 요인에 의해 영향을 받는 복잡한 과정이다"." 약물 치료에 있어 약물 흡수에 대한 이해는 매우 중요하다고 할 수 있다"."
1.3.3. 약물의 분포
약물의 분포는 약물이 혈액을 통해 각 신체 부위로 이동하는 과정을 의미한다. 약물이 투여되어 혈액 내로 흡수된 후에는 주로 세 가지 과정을 거치며 분포한다.
첫째, 모세혈관을 통해 매우 빠르게 확산되어 혈관 밖으로 이동한다. 약물은 모세혈관막을 통과하여 간질액이나 세포 내부로 이동할 수 있다. 이때 약물의 물리화학적 특성, 특히 지용성과 단백결합도가 중요한 요인으로 작용한다.
둘째, 약물은 세포막을 통과하여 균일하게 세포 내부로 분포된다. 이 과정에는 수동확산, 촉진확산, 능동수송 등의 이동 기전이 관여한다. 약물이 세포 내로 유입되는 정도는 세포막의 투과성, 친화도, 이온화 상태 등에 따라 달라진다.
셋째, 약물은 특정 조직이나 기관에 선택적으로 분포하기도 한다. 이는 약물의 운송체계나 생리학적 구조에 따른 차이에 기인한다. 예를 들어 지용성이 높은 약물은 지방조직에 많이 분포하고, 단백결합도가 높은 약물은 혈장단백질에 결합하여 분포한다. 또한 중추신경계 약물은 혈액-뇌 장벽을 통과하여 뇌 조직으로 들어가며, 항암제는 종양 조직으로 선택적으로 분포한다.
이처럼 약물의 분포 양상은 매우 다양하며, 약물의 작용 부위와 농도, 작용 ...
